[发明专利]一种负载双金属碳硅复合催化剂及其制备方法与应用

说明书

一种负载双金属碳硅复合催化剂及其制备方法与应用，所述负载双金属碳硅复合催化剂的制备方法包括以下步骤：（1）稻壳破碎；（2）稻壳酸处理；（3）稻壳热解碳化；（4）官能化；（5）载金属。本发明基于绿色化学的理念，利用了生物质资源稻壳作为催化剂载体的原料，原料易得、廉价，制备过程不涉及高温高压，反应条件温和，对设备要求低，极大降低了能耗；催化剂制备过程绿色环保、成本低廉且能重复利用；（2）制备的负载双金属碳硅复合催化剂应用于苯甲醇无溶剂选择性氧化催化反应时不涉及其他有机溶剂使用，绿色无污染；催化剂易回收、可重复使用、催化活性高。

技术领域

本发明涉及一种碳硅复合催化剂及其制备方法与应用，具体涉及一种负载双金属碳硅复合催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

稻壳是一种廉价的农业残留物，由20%的灰分、38%的纤维素、22%的木质素、18%的戊糖和2%的其他有机成分组成，其年产量高达1.4亿吨，通常被燃烧或者丢弃。矿物燃料的生产和消费以及农业和工业活动等人类活动导致温室气体在大气中的浓度增加。化石燃料的短缺和能源的环境问题已经造成了开发清洁可再生能源的紧迫性。因此，许多国家都提出了减少二氧化碳排放和化石能源消耗的计划。生物质是最有前途的能源载体之一，在环境友好的能源利用中发挥着重要作用。因此，利用稻壳制备高附加值产品，例如可回收的催化剂具有非常重要的意义。

然而，目前碳源局限于非绿色经济的酚醛树脂及其衍生物、沥青、多胺等；在组装方式上也仅限于结构导向剂与碳源、硅源间的协同组装。

CN 104415765A公开了一种Ru-Ni双金属基有序介孔碳催化剂的制备方法，以CTAB为模版、TEOS为硅源、8-羟基喹啉修饰的壳聚糖为碳源、镍盐及钌盐为金属前体，在碱性条件下，在乙醇-水介质中，室温反应后水热处理得到金属壳聚糖配合物均匀分散的立方介观复合物；然后直接高温碳化以移除模板、碳化壳聚糖及还原Ru、Ni金属离子，最后移除二氧化硅原位获得有序介孔碳负载的Ru-Ni双金属纳米催化剂。该方法中以CTAB为模版、TEOS为硅源、8-羟基喹啉修饰的壳聚糖为碳源，不能重复利用，属于不可再生资源，需要耗费大量有机溶剂，不符合绿色化学的理念，且工艺复杂，仪器设备要求高，成本较高。

CN 106362739A公开了一种介孔碳-二氧化硅复合体负载纳米金催化剂及其制备方法，该催化剂具有有序的二维六方介观结构，比表面积为400～900m²/g，孔径为3.0～7.0nm，金纳米粒子的百分含量为1～5wt％，粒径为2～10nm；制备时，将表面活性剂溶于有机溶剂中，制得溶液A；将硅源加入到酸溶液中，经预水解，制得溶液B；将溶液A与溶液B混合，搅拌均匀，再加入碳源，将有机溶剂挥发，得固体中间物，后进行低温热固反应，反应结束后，经酸性溶液回流萃取，除去表面活性剂，制得载体前驱体；将载体前驱体与金源混合，经高温煅烧，经碳化、还原，即可。该方法中碳硅来源成本较高，工艺复杂，需要经过高温煅烧，能耗较高，不利于环境保护。

苯甲醛因其在香料、医药、化妆品、染料和农化工业中的应用而成为最有价值的芳香醛之一。在商业上，它主要通过甲苯氯化/水解工艺生产，同时会产生大量有毒的酸性废物，并且会导致设备腐蚀以及昂贵的分离过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种原料易得、廉价。制备过程绿色环保、成本低廉且能重复利用的负载双金属碳硅复合催化剂及其制备方法与应用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种负载双金属碳硅复合催化剂的制备方法，按照以下方法制备而成：

（1）稻壳破碎：稻壳水洗除杂，干燥，破碎，过筛，得稻壳粉末；

（2）稻壳酸处理：在稻壳粉末中加入盐酸溶液，置于反应器中进行回流，所得产物水洗，干燥，得经酸处理的稻壳粉末；

（3）稻壳热解碳化：将经酸处理的稻壳粉末置于石英管中，放入管式炉进行热解碳化，得碳硅复合载体；